Myosine- en actinefilamenten en sliding filament theory

De sarcomeren waaruit onze skeletspieren zijn opgebouwd, bestaan de myofilamenten actine en myosine. Het in en uit elkaar schuiven van myosinefilamenten en actinefilamenten vormt de basis voor de spiercontractie van de sliding filament theory van de wetenschapper Huxley. Hoewel deze theorie van de spiercontractie al sinds de jaren 50 van de 20ste eeuw bestaat, vormt het nog een solide basis voor het begrip van de spiercontractie. Om myosinefilamenten en actinefilamenten in elkaar te laten schuiven, moeten de myosinekoppen binden aan actine en omslaan. Voor dit proces is calcium en ATP nodig. De myosinekoppen werken als een soort roeispanen die door water heen gaan. De myosinekoppen binden aan actine, slaan om en ontkoppelen van actine en vervolgens start de hele cyclus opnieuw.

Contractie van skeletspieren, sliding filament theory
De contractie van skeletspieren vormt de basis van bewuste bewegingen. Tijdens de spiercontractie (samentrekking van spieren) vinden er een aantal chemische en mechanische veranderingen plaats in de spier.
De wijze waarop de spier samentrekt wordt weergegeven in de sliding filament theory van de wetenschapper Huxley. De wetenschapper Huxley heeft deze theorie gevormd en verder uitgewerkt in de jaren 50 van de twintigste eeuw. In de sliding filament theory wordt aangegeven dat de basis van een spiercontractie wordt gevormd door het in elkaar schuiven van actine- en myosinefilamenten van een spier, zonder dat de myofilamenten zelf van lengte veranderen.

Myosinefilamenten en actinefilamenten schuiven in elkaar tijdens een contractie
De myosinekoppen van de myosinefilamenten vormen met de actieve plaatsen van de actinefilamenten kruisbruggen (crossbridges). Daarna vindt rotatie plaats van de myosinekoppen en vervolgens ontkoppelen de myosinekoppen en binden aan een andere actieve plaats van de actinefilamenten en vindt het hele proces van rotatie en ontkoppeling opnieuw plaats. Voor dit proces is calcium en energie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP) nodig.
Het in elkaar schuiven van de sarcomeren bij een concentrische contractie veroorzaakt krachtontwikkeling op de Z-lijnen van het sarcomeer en als gevolg wordt het gehele myofibril en daardoor spiervezel, spierbundel en uiteindelijk spier korter. Ook de I-banden worden korter bij een concentrische contractie.
Bij een excentrische contractie komen de Z-lijnen verder van elkaar te liggen en wordt de I-band breder. Het sarcomeer en daardoor de spier verlengt immers bij een excentrische contractie.
Bij isometrische contractie blijft de sarcomeer- en spierlengte hetzelfde. Ook de Z-lijnen blijven op dezelfde afstand van elkaar en de I-banden blijven even breed.

Myosinefilamenten spelen een mechanische en chemische rol tijdens een contractie
De myosinefilamenten hebben een belangrijke rol in het daadwerkelijke samentrekken van de spier, maar maken ook de chemische energie vrij zodat een spier kan samentrekken. De myosinekoppen maken een kruisbrug (crossbridges) met de actieve bindingsplaatsen van de actinefilamenten. Deze verbinding wordt actomyosine genoemd. Om actomyosine te vormen, is calcium nodig. Calcium bindt namelijk aan de actinefilamenten om de actieve plaatsen die tropomyosine worden genoemd, vrij te maken.
Wanneer actomyosine is gevormd wordt vervolgens onder invloed van het enzym ATPase ATP afgebroken tot adenosinedifosfaat (ADP) en fosfaat (P). De energie die bij de afbraak van ATP vrijkomt, wordt gebruikt om de myosinekoppen om te laten slaan en de actinefilamenten dichter naar het myosinefilament te trekken. De actinefilamenten schuiven zo dichter naar de myosinefilamenten.
ATP ligt voor een klein deel opgeslagen in de spier. Ook Creatinefosfaat (CrP) ligt voor een klein deel opgeslagen in de spier. ATP en CrP wordt ook wel de fosfaatvoorraad genoemd en levert energie bij kortdurende explosieve inspanning. ATP wordt bij langdurige inspanning voor het grootste deel gevormd door de verbranding van vetten en koolhydraten.

Lees ook:

Loop geen inkomsten mis, schrijf en verdien geld!

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Sarcomeer, crossbridges en tubulaire systeem van de spier

Fusiforme, pennate en complex fusiforme spieren

Spieren van groot naar klein

Spieren; een overzicht van spieren

Spieren; bouw van skeletspieren

Spieren; type 2B, type 2A en type 1 spiervezels

Spieren; functie van skeletspieren

Spieren; werking van skeletspieren (contracties)

Spieren; kracht-snelheidsrelatie en kracht-lengterelatie

Spieren; fysiologische en anatomische dwarsdoorsnede

Spieren, de motoren van het lichaam, werking spieren

Spieren; hefbomen en kracht

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia